船体结构强度与安全问题探究

船体结构强度与安全问题探究

张洪宣

大连中远海运重工有限公司 辽宁省大连市 116113

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，船体结构的建设越来越受到关注。在船体结构设计过程中，工作人员所追求的最终目标是为了提升船体的承载水平，并保障其强度和安全性，与此同时，需要确保最终所支付费用在可承受范围之内。本文针对船体结构强度与安全进行分析。

关键词：船体；结构强度；安全问题

1船体结构强度分析

1.1建立模型要素

在对有限元方法进行应用时，需要正确认识基础性要求，即根据求变量的内容，掌握相关数据内容，确定受力荷载，并清楚理解有限元网络点坐标信息。在利用此方法进行建模时，要按照相关标准内容执行：首先，要达到模型平衡要求，在船体结构总体，以及对独立节点进行受力分析的时候，要确保其处在一个静态受力平衡的状态；其次，建立模型时一定要掌握基础性的要求。这项内容包括总体结构的基础要求、离散点单元的基本要求；最后，按照规律化的形式分布计算网格，根据应力分散的实际性情况，就元点的受力特性，展开更为详细的论证。

1.2船体结构强度的计算方法

(1)有限元模型：选择对船体结构强度进行直接计算分析时需要一定的条件，这一条件需要按照有限元模型来开展。有限元模型分析方法主要有部分分析模型和整体分析模型2个组成部分。部分分析模型没有太多计算量，建立模型不会很困难但是也有不足的地方，部分分析模型在基础要求下获得的结果在总体上存在较大的误差；整体分析模型需要依靠较大的计算量来建立模型，但是这样的做法能够使其受力荷载以及波浪条件还有基本要求下的数值都可以比较精确，使得结构同真实水平不会有较大误差。当前船体结构设计越来越向复杂化方向发展，尺寸越来越大，需要研发新船型，研究新型的结构设计方式。(2)建立模型要素：在建立模型的过程中，必须要对船体工况展开合理的计算。使用满载、压载的情况，对不同波浪状态进行考虑，并且在船体顶推形态中，还需要对船体的多种工况展开分析。在对计算模型进行应用的过程中，需要对货物压力、船体重量，以及弦外水压力这些情况进行考虑，利用不同的情况，选择合理的荷载计算方法。还有在应用建设模型的时候，需要控制好外力均衡调控关系。由于在工作中，外部因素会造成多种突发情况，所以当处在不均衡外力的状态下，利用有限元计算方法，仍旧能够对船体应力、单位点位移结果进行准确的掌握。此外还需要注意，在实际应用中，由于外力存在着一定的差别，结果可能不是十分准确。

2船体结构设计过程

第一，要采取分阶段的设计方式加强对船体设计的合理性。由于船体中的构件众多，因此，只有分段设计方可提高设计质量。第二，船体设计十分复杂，要设定整体设计计划，再开展分段设计，避免产生设计缺陷。分段设计最好可以按照结构和部件先进行设计区分，明确设计范围，将重点部位突出，以局部设计的方式将重点和难点一一搞定，方便检验。在分段设计中，会将船体结构分解成几个部分，这几个部分彼此有密切的逻辑关系，在拆分时遵守结构的规律和要点，便于后期组合可以更加顺利。进行分段设计之前，要进行统筹规划，使拆分遵守船体结构的实际情况。要提高船体质量，确保船体的构造合理，材料合适，重量适度，能够抵抗恶劣的气候条件影响。因此，要加强船体结构彼此的有效衔接，保障每部分的质量符合要求。同时，还要对船的载荷进行严格的计算，这样才能确保计算结果准确，实现最终的承重估计。计算时可采取先进的信息化手段，结合航行条件，从而得出最终结果。

3船体结构设计中的细节处理

3.1前期设计

在船体结构设计细节处理之前，还需要做好前期规划，并且按照设计的要求与准则来确定基本的任务。按照预想的稿件来进行设计处理，并且按照设计技术要求和预计方案，制定相应的用度预算计划和材料与零件规格，并且做出预算总结，这样才可以深入的开展后续的尺寸大小以及结构方式的设计。

3.2分段接口合理化

对于船体设计而言，船体分段接口设计非常重点，还需要考虑其优化处理：第一，方便船体分段装配工作的顺利实施。传统的分段设计是将舱体划分为独立的段落，P型的分段会让船体出现中心不均匀的情况，导致在后期的装配中需要大量的辅助支撑才可以规避这一缺点。在改进分段接口时，将面板加设到船体断开节点处，这样就会直接形成R型分段，从而简化分段装配。这样不但可以提高焊接效率，同时也可以提升船体安全性。第二，降低舾装的船台工作量。一般情况下，机舱区域划分为机舱双层底、下平台、上平台几个分段。对于双层底分段的外板应高出双层底100-150mm左右。这样的设计，就会降低其实际装配作业工作量，同时还可以缩短工时。

3.3改善通焊孔

对于通焊孔的设计，也需要达到船舶的使用要求。船体设计人员，应该按照实际的要求来设计通焊孔的切角与半径。如在散货船船体设计中，其底边舱斜坡板与双层底内底板对接的属于高应力区，为了满足应力要求，一般会利用补板或者是增加垫板的方式。但是如果补板过多，会增加工作量，提升工作难度，导致设计出现不合理之处。所以，在设计的初期阶段，就需要让通焊孔的设计满足要求与规格，可以减轻操作难度以及工作量，让设计更加的人性化、合理化。

4船体结构安全问题

要求船体管理工作者一定要对船体结构以及强度方面给予高度关注。加强船体结构强度第一这个认识。由于针对船体来讲，稳定方面的问题并不是特别重要，但是结构强度问题却需要我们时刻关注。船体稳定性较差，应该针对其非正常的现象，及时的找出并且采取有效的方式调整，最多只是导致险情出现，而船体结构强度只要产生问题，那么很有可能在毫无察觉的情况下出现毁灭性的灾难，针对船体结构安全方面一定要给予高度的关注，并且一定要注重船体结构检查，确保做好细节以及频次工作。船体结构设置老化疲劳超出限制，腐蚀性超出限制等一系列的问题已经逐渐凸显出来，并且很难找出问题，一定要拿出高度敬业的精神，认真有效的检查方式，才可以及时的找出船体结构方面存在的问题和安全隐患，这样才能够做到防患于未然。还有要确保船长和大副二者之间保持相同的意见，把船体管理部门规定的半年进行一次船体检查工作变成每次航前检查，以及随时检查这种模式。这里所说的航次检查就是每个航次扫舱时期均需要对各种舱中的板材和零件以及焊缝，还有管路以及人孔这些实施一次总体的近距离检查。高边柜里面检查的各个重载航次要着重进行抽样检查，不超过半年一定要覆盖全部高边柜，并且所需涂水舱漆的必须涂好。而随时检查，也就是船长和大副每天巡查加班的过程中形成的检查良好习惯，具有针对性的把视线放到舷内主甲板和上面那些应力聚集、容易腐蚀的地方。例如，舱口平面和围板以及甲板等。

结语

通过本文对船体结构强度和安全问题的进一步分析和阐述，使我们了解到船体结构、强度问题需要船员和船东的共同努力，同时也需要物料、油漆、航运等主管的共同关注和支持。船体的磨损、老化、承受外力等不可避免，但只要船舶管理得当，就可以避免、减少、防止和延缓船舶的磨损、老化和损坏，从而保障船、货、人的安全，延长船舶的使用寿命，充分获得船舶应有的经济效益和社会效益。因此，希望通过本文对船体结构强度和安全问题的阐述，能够给船体结构强度和安全方面提供一定的参考和帮助，进而确保船体能够在安全的状态下行驶，减少安全事故的发生，增加船体使用的时间。

参考文献

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